I ricercatori della Virginia Tech negli Stati Uniti hanno innanzitutto sviluppato un materiale multifunzionale in grado di cambiare forma ciclicamente, “Una delle sfide principali era creare un materiale che fosse abbastanza morbido da cambiare radicalmente forma, ma abbastanza rigido da creare dispositivi adattabili in grado di svolgere diverse funzioni”, spiega Michael Bartlett.
Il team di scienziati si è quindi rivolto all’arte giapponese del kirigami. Successivamente hanno sviluppato un endoscheletro costituito da una lega a basso punto di fusione (LMPA) incorporata all’interno di una struttura di gomma. Quando un metallo viene allungato troppo, si piega in modo permanente, si incrina o allunga in una forma fissa e inutilizzabile. Tuttavia, lo speciale metallo liquido incorporato nella gomma potrebbe trasformare questo tipico meccanismo di rottura in un punto di forza, affermano i ricercatori.
Drone che muta forma potrebbe diventare l’auto del futuro
Il risultato è che una volta allungato, il dispositivo mantiene la forma desiderata, una caratteristica ideale per questo progetto. Per riportare la struttura alla sua forma originale, il team ha incorporato strutture riscaldanti morbide che convertono il metallo in un liquido a 60 gradi. La pelle elastomerica del composito mantiene contenuto il metallo fuso e, allo stesso tempo, riporta anche il materiale nella forma originale. Questo inverte l’allungamento e conferisce al materiale morbido una “plasticità reversibile”.
“Questi compositi hanno un endoscheletro metallico. I tagli ispirati al kirigami definiscono una serie di travi metalliche. Questi tagli combinati con le proprietà uniche dei materiali sono davvero importanti per trasformarsi, fissarsi rapidamente nella forma desiderata, quindi tornare alla forma originale”. Utilizzando questo design in lega ispirato al kirigami, i ricercatori hanno potuto creare forme complesse, dai cilindri alle palline fino alla forma irregolare del fondo di un peperone.
Dicono che il materiale potrebbe cambiare forma molto rapidamente, in alcuni casi meno di un decimo di secondo. Applicando il nuovo materiale con alimentazione, controllo e motori a bordo, il team ha creato un drone funzionale che si trasforma autonomamente da un veicolo terrestre ad aereo. Le auto del futuro potrebbe davvero essere auto volanti e sarebbe anche merito di questa ricerca. “Siamo entusiasti delle opportunità che questo materiale offre ai robot multifunzionali. Questi compositi sono abbastanza forti da resistere alle forze dei motori o dei sistemi di propulsione”.